模具调研报告

1、调研报告1. 冲压技术的发展现状随着科学技术的不断进步， 工业产品生产日益复杂与多样化， 产品性能和质 量也在不断提高， 因而对冷冲压技术提出了更高的要求。 冲压技术自身也在不断 地创新和发展。冲压技术的发展现状主要可以归纳为以下几个方面：1) 冲压加工自动化与柔性化为了适应大批量高、 高效率生产的需要， 在冲压模具和设备上广泛应用了各 种自动化的进、出料机构。对于大型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械 手或机器人。 这不仅仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率， 而且也增加了冲 压工作的安全性。在中、小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级模、多 工位压力机或高速压力机。 在中、 小批量

2、多品种生产方面， 正在发展柔性制造系 统。为了适应多品种生产时不断更换模具的需要， 已成功地开发出快速换模系统。2) 塑性成形的基础理论已基本形成冲压成形工艺近年来有很多新的发展，在精密冲裁、精密成形、精密剪切、 复合材料成形、 超塑性成形、 软模成形以及电磁成形等方面取得很大的进展。 冲 压件的成形精度、 生产率越来越高。 精密冲压的范围越来越广， 由平板零件精密 冲裁拓宽到精密弯曲、 精密拉深及立方体精密成形等。 可加工的工件的厚度也不 断提高，并可对高强度合金材料进行精密冲裁。计算机辅助工程在冲压领域得到较好的应用，可进行应力、应变等的分析， 排样、毛坯的优化设计及工艺过程的模拟与分析等

3、，实现冲压过程的优化设计。此外，冲压成形性能和成形极限的研究， 冲压件成形难度的判定以及成形预 报等技术的发展， 均标志着冲压成形已从原来的经验、 实验分析开始走上由冲压 理论指导的科学联系使冲压成形向计算机辅助工程化和智能化的道路发展。3) 以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟 , 为人们认识成形过程的本 质规律提供了新途径以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术可以用于冲压成形过程的分析、 优 化和模具设计， 能显著减少模具和调试周期， 降低生产成本提高产品质量。 在国 外已得到广泛的应用， 在我国随着产品更新换代的频繁化， 模具设计与制造工作 量急剧加大，对冲压成形的分析及模具CAD

4、/CAE/CA现代化设计手段的需求也急 剧增加，CAE技术正在得到普遍重视并将得到更广泛的应用。冲压企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，还必须将 计算机辅助技术集成运用。 企业信息集成系统的推广应用， 将从根本上改变现有 企业生产管理的低效率， 促进企业的技术进步及人员素质的提高， 会产生明显的 社会效益。 信息集成技术的应用与网络化技术分不开的， 而计算机网络技术的应 用必将成为企业在信息技术环境下赢得市场的关键工具。 进入20世纪 90年代以 来，高新技术全面促进了传统成形技术的改进及先进成形技术的形成与发展， 同 时冲压技术也取得了长足的发展。4）CAD/CAE/CA等

5、技术的不断深入应用,使模具质量提高、制造周期下降先进冲压技术是指导信息技术、 新材料、新工艺与传统冲压成形技术的结合。 冲压行业的技术水平和先进性，要表现在以 CAD/CAE/CAPP/CA技术为代表的数 字化与信息化程度， 及企业中信息集成和管理网络程度。 目前，国内汽车覆盖件 模具生产企业普遍采用了 CAD/CAM技术。随着计算机的深入应用， 我国不少企业已经在尝试或开展计算机辅助冲压工 艺设计CAPP系统的应用。冲压CAPP系统已从工艺设计发展到工艺信息的管理， 设计方法也从派生式、创成式、混合式三种 CAPP系统并举的局面向智能化的混 合式CAPP系统方向发展。但很多地方仍需要设计人员

6、的决策与经验，真正实用 的基于知识的大型复杂冲压件 CAPP系统尚未建立。由于冲压工艺设计过程的复 杂性和模糊性，要想全面有效地解决问题，需要一种新型智能型工程设计方法， 即基于知识的工程的技术及信息管理技术综合应用到冲压件工艺设计中， 建立智 能型的优化CAPP系统，并实现与CAK/CAE/CAI及管理的集成化，将是该领域未 来发展的方向。5）新的成形方法不断出现并得到成功应用随着计算机技术的发展和普及， 冲压模具也基本实现了计算机化， 其中有代 表性的是计算机辅助设计（CAD、计算机辅助制造（CAM和计算机辅助工程（CAE， 有些企业还在AutoCAD平台上进行了二次开发，形成了具有自己特

7、色的、针对性 非常强的冲压模CAC软件。目前，我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具 的制造技术已取得很大进步。 几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工设备、制造技术和软件，实现了 CAD/CAE/CA一体化，如今的国内冲压模具企业 几乎全部甩掉了传统的绘图板， 摒弃了落后的手工绘图方式， 大大提高了冲压模 具的设计开发和制造能力，缩短了模具的生产周期。例如捷达、富康、夏利等轿 车的大型件模具均为国内设计制造， 再如一汽模具公司和美国福特汽车公司联合 设计了轿车发动机罩的内外板和左右前翼子板等高档模具。 此外，许多研究机构 和大专院校也在开展模具技术的研究。 如吉林大学汽车覆盖件盛开技

8、术所独立研 制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMA歎件、华中理工大学模具技术国家重点实验 室开发的汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CA软件、上海交大模具CAD国家工 程研究中心开发的冷冲模具和精冲模具 CAD软件等在国内模具行业有不少的用 户。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机， 加大设备、产品、 生产规模的升级步伐， 积极开拓国内市场。 近年来， 我国冲压模具行业结构调整 取得不小的成绩，无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，都 在向着合理化的方向发展。目前全世界模具总产值约为680亿美元，中国只占8%左右，为更新和提高装备水平， 冲压模具企业每年都需进口设

9、备。 在创新开发 方向的投入仍显不足， 冲压模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能 力的提高，主要问题体现在以下几个方面：(1) 各层次的冲压模具技术人才资源不足，尤其是高级模具设计人员、 CNC 数控机床操作工等，需求缺口较大。(2) 模具标准化程度不高，模具及其零件部件的商品率偏低。(3) 模具制造的专业化程度和集中化程度待进一步提高。(4) 模具修理机制不健全，因拖延修理期影响生产的事经常发生。(5) 模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。(6) 模具及零部件市场价偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价， 完全靠购销双方“议价”，地区与厂际之间价差悬殊。(7

10、) 模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行 开发的模具新材料大多至今未能推广应用。(8) 设备老化严重，超期服役的情况普遍。(9) 各类模具的标准及技术指导性文件不齐全，特别是与国际市场接轨的各 类模具国家标准缺口大。(10) 模具钢的精炼和模具锻坯的锻造技术推广应用问题，至今未能解决。 上述一系列问题表明， 中国目前的模具结构还需要进一步调整， 增长方式也 需要进一步转变，必须从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样， 我国模具产品的质量与水平才能真正提升， 才能拥有国际市场的竞争力， 才能使 模具产品的出口量的增长与质的提升相结合。2. 冲压技术的发展趋势2

11、1世纪的今天 ,中国凭借丰富且廉价的人力资源、 庞大的市场及其它许多有 利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。 随着国际交往的日 益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加， 中国模具已经与世界模具密不可 分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。 据相关专业人士分析， 未 来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：1) 模具结构日趋大型、 精密、复杂及寿命日益提高。 由于成型零件日趋大型 及高效率生产所要求的一模多腔， 使模具日趋大型化； 随着零件微型化和模具结 构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加工的发展。2) CAD/CA

12、E/CAM术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中， 开发并应用计算机辅助设计的制造系统 (CAD/CAE/CAM，) 发展高精度、高寿命模 具和简易模具 (软模、低熔点合金模具等 )制造技术以及通用组合模具、 成组模具、 快速换模装置等， 以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。 模具制造 是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具CAD/CAE/CA技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加 工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟 方法达到预测产品成型过程的目的， 改善模具结构。从CAD/CAE/CA

13、一体化的角 度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户 在统一的环境中实现CAD/CAE/CA协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。 因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。3) 快速经济模具技术的推广应用。 快速模具制造及快速成型技术是在近两年 迅速发展起来的，并正向着高精度、 更快捷的方向发展。 与传统的模具技术相比， 该技术具有制模周期短、 成本特点， 是综合经济效益较显著的模具制造技术。 近 年来快速模具制造商投入了很大的人力和物力， 对各种模具的快速制造工艺进行 研发，对传统的快速模具制造技术进行改造， 嫁接了先进的RP及NC技术，有效

14、满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。4）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。 模具标准化及模具标准件的 应用将极大地影响模具制造周期， 还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 模 具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客 户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准 件。5）开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础， 制造冲压件用的传统金属材料， 正逐步被高强钢板、 涂敷镀层钢板、 塑料夹层钢 板和其他复合材料或高分子材料替代。 随着材料科学的发展， 加强研究各种新材 料的冲压成形性能， 不断发展和改善冲压成形

15、技术。 当前， 国外模具材料系列日 趋完善与细化， 国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少， 但推广应用不足， 每 年所需约 70 万吨模具钢还要有相当一分进口。模具表面处理技术对模具的制造精度、 模具的强度、 模具的寿命、模具的制 造成本等有着直接的影响。 稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术的出现进 一步推动模具制造的表面工程技术的发展。 同时处理技术由大气热处理向真空热 处理发展。6）冲压成形技术将更加科学化、 数字化， 可控化。科学化主要体现深入研究 冲压变形的基本规律、 各种冲压工艺的变形理念、 失稳理论与变形程度等对成形 过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程序。 数字化主要体现在应用有限元、 边界元等技术， 对冲压过程进行数字模拟分析， 以预测某一工艺过程中坯料对冲 压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。8）对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。 以便宜 从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度， 作出快速分析评估。9）冲压技术将具有更大的灵活性或柔性， 以适应